Details

Autor: Nadja Lohse
Titel: Charakterisierung und stochastische Modellierung des Raum-Zeit-Mobilfunkkanals
Typ: Dissertation
Fachgebiet: Informationstechnik
Reihe: Mobile Nachrichtenübertragung, Nr.: 35
Auflage: 1
Sprache: Deutsch
Erscheinungsdatum: März 2008
Lieferstatus: Lieferbar
Umfang: 136 Seiten
Bindung: Soft
Preis: 49,00 EUR
ISBN: 9783938860151
Umschlag: (vorn)
Inhaltsverzeichnis: (pdf)


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Abstrakt in Englisch

There are more and more users of mobile phones, and fewer and fewer of them are without video and TV features. These broadband communication services require immense capacity of current radio channel resources as well as time and frequency. In future this increasing demand of channel capacity could be secured with the application of smart antennas. Smart antennas make use of additional resources of the radio channel, the space and the spatial frequency. In order to evaluate the benefit of such antennas (which certainly includes the benefit of spatial signal processing) spatial channel models became necessary. An essential aspect of spatial channel modelling is the theoretical characterisation of the spatial channel. Both characterisation and modelling of spacetime mobile radio channel are the main topics of this dissertation.

The presented characterisation of space-time-channel is of a general nature. It is a spatial expansion of the general characterisation by Bello which was limited to the timevariant radio channel. Channel description is divided into so-called absolute one and relative one. The existing MIMO channel description is a special case of absolute channel description. The mathematical proof will be presented to the reader. The relative channel description according to Bello allowed the simple generation of time-variant sampling models (the most important representative of these sampling models is the tapped delay line model). This advantage of the relative view is not mirrored in the spatial domain. That is why the absolute and relative channel descriptions have been dealt with equally to generate space-time sampling models.

The dissertation specifies two parts of stochastic processes, the Gaussian process and the scatterer process, which make the modelling of the multifaceted part of the sampling models, the gain function, possible. For the application of the resulting stochastic sampling models you only need a set of channel parameters.

Existing channel models are based on the practical association that the spatial information has to be known at the antenna elements only. Today this is sufficient because adaptive antennas know the spatial channel at these points only. In order to be receptive to the entire potential of channel resources, the knowledge of the presented general characterisation and modelling of mobile radio channel could be helpful.

Abstrakt in Deutsch

Der Mobilfunkkanal wird von immer mehr Nutzern mit umfangreichen Diensten wie Video und TV belegt. Diese Kommunikationsdienste benötigen eine immense Kapazität an derzeit hauptsächlich genutzten Informationsträgern Zeit und Frequenz. Dieser erhöhte Bedarf wird durch den Einsatz adaptiver Antennen abgefangen. Dies wird möglich, da adaptive Antennen zusätzliche Informationsträger nutzen, den Raum und die Raumfrequenz. Um den Gewinn der Antennen und der damit verbundenen raumvarianten Signalverarbeitung zu ermitteln, werden raumvariante Kanalmodelle wichtig. Deren Basis wiederum ist die theoretische Charakterisierung des raumvarianten Mobilfunkkanals. Beide, die Charakterisierung und die Modellierung des Raum-Zeit-Mobilfunkkanals, sind Hauptbestandteile der Dissertation.

Die vorgestellte Charakterisierung des Raum-Zeit-Mobilfunkkanals ist von grundlegender Natur. Sie stellt eine räumliche Erweiterung der generellen Charakterisierung nach Bello dar, welche auf den zeitvarianten Mobilfunkkanals begrenzt war, und berücksichtigt alle physikalisch möglichen Kanalressourcen (abgeleitet aus den Maxwellschen Gleichungen). Zur Charakterisierung gehört die so genannte absolute Kanalbeschreibung, der auch die bekannte MIMO-Kanalbeschreibung zuzuordnen ist. Diese Zuordnung wird durch eine mathematische Herleitung in der Arbeit belegt. Neben dieser bekannten wird eine neue, relative Beschreibung des raumvarianten Mobilfunkkanals eingeführt. Relative und absolute Raum-Zeit-Kanalbeschreibung sind bei der Bildung von Raum-Zeit-Abtastmodellen gleichberechtigt.

Die aufgestellten Raum-Zeit-Abtastmodelle sind Kanalmodelle unter Berücksichtigung der physikalischen Mindestanforderung des Abtasttheorems. Wesentlicher Bestandteil der Raum-Zeit-Abtastmodelle sind die Gewinnfunktionen. Die Vielzahl an real möglichen Gewinnfunktionen impliziert deren stochastische Beschreibung mit Hilfe von stochastischen Kanalprozessen. Basierend auf zwei Arten von Kanalressourcen werden zwei Arten von stochastischen Kanalprozessen eingeführt: Aus weitestgehender stochastischer Stationarität leitet sich der Gaußprozess ab. Unter der Annahme unkorrelierter Streuer wird ein Streuerprozess definiert. Zur Anwendung der Raum-Zeit- Abtastmodelle werden stochastische Modellparameter evaluiert.
Bestehende raumvariante Kanalbeschreibungen wie die MIMO-Kanalbeschreibung reichen heute aus, die Informationsträger der aktuellen Signalverarbeitung mit adaptiven Antennen aufzulösen. Die Auflösung derzeit noch nicht berücksichtigter und in der Arbeit vorgestellter Informationsträger könnte die Signalverarbeitung und die Ausnutzung des Raum-Zeit-Mobilfunkkanals in Zukunft noch intelligenter machen.